信号与系统实验讲义内容

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实验一 数字电子仪器使用

一、实验目的

1、学习使用DDS数字信号发生器，初步掌握常用信号输出的调节方法。 2、学习使用数字存储示波器，初步掌握常用信号参数的观测方法。 二、设备简介 三、实验任务

１、调节DDS信号发生器，使其输出输出3MHz、1.00Vp-p正弦交流信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise 。

２、调节DDS信号发生器，使其输出50ＫＨz、500mVp-p方波信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。

３、调节DDS信号发生器，使其输出2ＫＨz、2.00Vp-p脉冲信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq ；

②分别自动测量该信号电压占空比为30％和80％时的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。

４、调节DDS信号发生器，使其输出100ＫＨz、3.00Vp-p三角波信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、频率freq ；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise

5、*（选做）调节DDS信号发生器，使其输出１KHz、含有0.2V直流偏置分量的1.00Vp-p正弦波信号，并用数字示波器：

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①手动测量该信号电压的最大值Vmax 、频率freq；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、频率freq、周期Prd、上升时间Rise。

6、（选做）**调节DDS信号发生器，使其输出１KHz/1V、10KHz/1V 和KHz/1V、10KHz/2V正弦调幅波信号，并用数字示波器：

①手动测量该信号电压的最大值Vmax 、频率freq；

②自动测量该信号电压的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms。 四、仪器设备

DDS数字信号发生器 1台 数字存储示波器 1台 五、报告要求

1、观察到的各个波形分别画在坐标纸上。 2、结合电路元件参数进行分析讨论。

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实验二 电路的状态轨迹

一、实验目的

1、观察RLC电路的状轨迹。 2、通过实验提高对状态变量的认识。 二、原理说明

一个动态网络在不同时刻各支路电压、电流都在变化，所处的状态也不相同。在所

1有uc、ic、uL、iL、uR、iR六种可能的变量中，由于电容器上的储能为cuc2，电感中的

212储能为LiL。所以选电容的电压和电感的电流作为电路的状态变量，了解了电路中uc

2和iL的变化就可以了解电路状态的变化。

由RLC串联组成的二阶电路，则状态方程：

??duc/dt??0?di/dt???1?L????L1??0c??uc????0R??iL??????L?0??0?1??? uL???s?iL(t),uc(t)表示电路在t时刻的状态；

在t=0时，iL(0),uc(0)称为初始状态，它由初始条件给定。假定C、L元件原先没有储能，则iL(0)=0,uc(0)=0，给定了初始条件。就能唯一地确定所有t≥0时，iL(t)和uc(t)之值。

如t由0增加到?时，iL(t)，uc(t)将描绘出一条从iL(0),uc(0)起始的曲线，此曲线称为状态空间轨迹，而平面（iL、uc）则称为电路的状态空间。

电路参数不同则状态轨迹也不相同。 当R＞2L时，——过阻尼情况，非振荡过程； CL时，——临界情况； CL时，——欠阻尼情况，振荡过程。 C当R=2当R＜2

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对于欠阻尼状态，衰减振荡角频率?d和衰减系数?可以从响应波形中测量出来，例如在响应i（t）的波形中（图2-2），?d可利用示波器直接测出，该波形的周期，经换算即得，对于?，由于有

图2—1 图2—2

i1m=Ae??t1： i1m=Ae??t2 故

i1m?e??(t1?t2)?e?(t2?t1) i2m显然，|t2－t1|即为周期Td=

i2?1，所以a?In1m。 ?dTdi2m由此可见，用示波器测出周期Td和幅值i1m，i2m后，就可以算出?的值。 三、实验任务

1、分别取用下列三组数值的R、L、C按图2—1接线，观察u（t）、i（t）以及（iL、uc）曲线。 元件 R（?） L（mH） C（?F）1K 1K 100 10 30 50 0.2 0.1 0.01 图2—3

1 2 3 图中，us（t）低频讯号发生器，提供矩形波。R′是取样电阻（要求R ′＜＜R），u R′与i波形完全相拟，则用uR′波形代替iL波形。

将uc波形接入示波器x 轴输入，iL（或uR′）波形接入Y1轴输入，示波器（Y轴工作种类）开关置Y1位置，[v/cm]开关选择适当位置，[s/cm]开关置x位置，就可以观察其状态轨迹，并绘制波形。

2、当us（t）信号的频率变化后，对各组元件的轨迹将如何影响，自行观察。并记

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录波形。 四、仪器设备

信号发生器 1台 示波器 1台 电感箱 1只 电 容 若干 电阻箱 2只 五、报告要求

1、观察到的各个波形分别画在坐标纸上。 2、结合电路元件参数进行分析讨论。 3、改变频率后的波形，也要定性绘出。

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